[發明專利]一種具有老化檢測和自毀功能的ATD電路模塊

在審

• 申請號: 202110170102.8
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN114860626A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 蘇澤鑫;李博;宿曉慧;王磊;卜建輝;趙發展;韓鄭生
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F12/10
• 分類號: G06F12/10;G11C16/04
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 竇艷鵬

本發明涉及一種具有老化檢測和自毀功能的ATD電路模塊，屬于芯片數據安全技術領域。ATD電路模塊集成于SRAM芯片內部，包括老化檢測單元和ATD邏輯單元。其中，老化檢測單元在檢測到芯片達到老化閾值后，輸出自毀信號至ATD邏輯單元；ATD邏輯單元含有電子熔斷器，能在接收到自毀信號后熔斷，使ATD邏輯單元徹底喪失工作能力。本發明能夠在檢測到SRAM芯片的老化程度到達老化閾值后，對SRAM芯片進行永久性自毀，提高SRAM內部數據的安全性。

技術領域

本發明屬于芯片數據安全技術領域，尤其涉及一種具有老化檢測和自毀功能的ATD電路模塊。

背景技術

目前大容量SRAM芯片的內部采用了ATD(Address Translate Detector,地址轉換監控電路)模塊作為“接口”控制模塊，負責SRAM內部數據寫入讀出功能。

為了保護數據安全，防止非法讀取芯片數據，一種方法是令SRAM芯片在檢測到未授權的非法訪問后，切斷SRAM的電源以避免攻擊者竊取數據。但由于現有的SRAM芯片技術存在數據殘留問題，從而可以通過老化壓印的方法部分恢復掉電前存儲的信息，這是因為SRAM存儲單元陣列中某一存儲單元長期存儲固定數據時，對稱的兩個MOS管將發生不同程度的BTI(Bias Temperature Instability,偏置溫度不穩定性)老化效應，產生永久性閾值電壓失配，導致該單元上電后有一定概率(約10％～20％)讀出與原存儲數值相反的上電初值，用戶的使用痕跡無形中通過這種物理層面的方式被記錄下來。因此切斷SRAM電源的方法仍然存在數據被讀取出來的安全隱患。

保護芯片數據安全的另一種方法是在SRAM芯片中設置防攻擊檢測與控制電路和自建電源單元，當防攻擊檢測與控制電路檢測到威脅后對SRAM中的數據進行擦除或改寫操作，但這種方法的缺點是芯片電路系統較為復雜，控制信號多，且由于使用額外的電源單元，導致面積開銷和功耗較大。同時，在SRAM長時間待機后，防攻擊檢測與控制電路會失去檢測作用。

為預防數據被非法從SRAM芯片中讀取，目前還有一種對芯片進行安全加固的技術，主要是針對防老化壓印的問題，增加每個存儲單元晶體管的使用數量，但由此一來，同時增加了SRAM芯片的信號端口，消耗大量的芯片面積與功耗，芯片制造成本也會增加。

發明內容

鑒于以上現有技術的不足，本發明旨在提供一種具有老化檢測和自毀功能的ATD電路模塊，從SRAM芯片內部的ATD模塊入手，通過提供一種具有自毀功能的ATD電路模塊，提高了SRAM芯片的數據安全性，同時解決了現有具有安全加固功能的芯片的功耗開銷大、制造成本高的問題。

一種具有老化檢測和自毀功能的ATD電路模塊，包括：老化檢測單元和ATD邏輯單元；其中，

所述老化檢測單元，在檢測到芯片達到老化閾值后，輸出自毀信號至所述ATD邏輯單元；

所述ATD邏輯單元，用于產生ATD數字脈沖信號，其在接收到所述自毀信號后，令所述ATD數字脈沖信號失效。

進一步地，所述老化檢測單元包括緩沖器電路和比較器電路；其中，

所述緩沖器電路，用于檢測所述ATD數字脈沖信號，當捕捉到的所述ATD數字脈沖信號為高電平信號時，開啟所述比較器電路的比較器，為低電平信號時關閉所述比較器；

所述比較器電路，用于在所述比較器開啟時，比較所述高電平信號和老化閾值，若所述ATD數字脈沖信號的高電平信號比老化閾值低，則輸出高電平的自毀信號。

進一步地，所述緩沖器電路包括：串聯的第一反相器和第二反相器電路；其中，

所述第一反相器輸入端連接所述ATD數字脈沖信號，所述第一反相器的輸出端與所述第二反相器的輸入端連接，所述第二反相器的輸出端與所述比較器電路連接。

進一步地，所述比較器電路包括：開關MOS管、比較器、第一電阻和第二電阻；其中，